DE102022200997B4

DE102022200997B4 - Collimator for an X-ray

Info

Publication number: DE102022200997B4
Application number: DE102022200997.5A
Authority: DE
Inventors: Jaroslaw Iwicki
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2022-01-31
Filing date: 2022-01-31
Publication date: 2024-02-01
Anticipated expiration: 2042-02-01
Also published as: CN220045921U; DE102022200997A1

Abstract

Röntgenstrahlenkollimator (10) einer Röntgenbildgebungsanlage umfassend- eine Befestigungseinheit (30) zur Montage an einer Röntgenstrahlenquelle (R),- eine Blendeneinheit (15, 16, 17, 18, 19; 15', 16', 17') zur Begrenzung eines Strahlfeldes eines von der Röntgenstrahlenquelle ausgesandten Röntgenstrahls (RS), wobeio die Blendeneinheit wenigstens eine bewegliche Blendenlamelle (16, 17, 18, 19; 16', 17') umfasst,o die wenigstens eine bewegliche Blendenlamelle in einer Ebene senkrecht zur Strahlrichtung des Röntgenstrahls in das Strahlfeld hinein verstellbar ist, und eine Verstelleinheit (11, 12, 13, 14; 11'; 31) zum Verstellen der wenigstens einen beweglichen Blendenlamelle, wobei die Verstelleinheit jeweils wenigstens einen piezoelektrischen Aktuator (11, 12, 13, 14; 11') umfasst, der auf die bewegliche Blendenlamelle wirkt, wobei die wenigstens eine bewegliche Blendenlamelle einen Abstand zu einem Fokuspunkt der Röntgenstrahlenquelle aufweist, der im Bereich zwischen 2 mm bis 10 mm liegt, wenn der Röntgenstrahlenkollimator mittels Befestigungseinheit an der Röntgenstrahlenquelle montiert ist.X-ray collimator (10) of an X-ray imaging system comprising- a fastening unit (30) for mounting on an X-ray beam (RS) emitted by the can be adjusted into it, and an adjustment unit (11, 12, 13, 14; 11'; 31) for adjusting the at least one movable aperture blade, the adjustment unit each comprising at least one piezoelectric actuator (11, 12, 13, 14; 11'). , which acts on the movable diaphragm blade, wherein the at least one movable diaphragm blade has a distance from a focal point of the X-ray source that is in the range between 2 mm to 10 mm when the X-ray collimator is mounted on the X-ray source by means of a fastening unit.

Description

Die Erfindung betrifft einen Röntgenstrahlenkollimator für eine insbesondere medizinische Bildgebungsanlage mit piezoelektrischen Aktuatoren zur Einstellung des Strahlfeldes.The invention relates to an X-ray collimator for a particularly medical imaging system with piezoelectric actuators for adjusting the beam field.

Bei der medizinischen Röntgenbildgebung, typischerweise der klassischen Radiographie, wird eine Röntgenstrahlung von einer Röntgenstrahlenquelle erzeugt. Die Röntgenstrahlung durchdringt einen zu untersuchenden Körperbereich eines Untersuchungsobjektes, eines menschlichen oder tierischen Patienten und wird dabei von verschiedenen Gewebearten unterschiedlich stark absorbiert bzw. gestreut. Die abgeschwächte Röntgenstrahlung wird von einem Röntgenstrahlendetektor, der gegenüber der Röntgenstrahlenquelle angeordnet ist, ortsaufgelöst erfasst. Aus den Detektordaten wird eine heutzutage typischerweise digitale Röntgenbildaufnahme erzeugt.In medical X-ray imaging, typically classic radiography, X-rays are generated by an X-ray source. The X-rays penetrate an area of the body to be examined of an examination subject, a human or animal patient, and are absorbed or scattered to varying degrees by different types of tissue. The attenuated X-rays are detected in a spatially resolved manner by an X-ray detector which is arranged opposite the X-ray source. Nowadays, a typically digital X-ray image is generated from the detector data.

Um die Röntgendosis bei einer Röntgenuntersuchung für den Patienten so gering wie möglich zu halten, wird der erzeugte Röntgenstrahl auf den zu untersuchenden Körperbereich kollimiert. D.h. der Röntgenstrahl wird nach Austritt aus der Röntgenstrahlenquelle mittels einer Blendenvorrichtung geformt bzw. begrenzt. Typisch sind hier quadratische oder rechteckige Strahlfelder. Andere Feldformen sind aber auch möglich. Die Blenden bestehen aus einem Material, welches Röntgenstrahlung absorbiert, bspw. Blei oder Wolfram.In order to keep the X-ray dose to the patient during an X-ray examination as low as possible, the X-ray beam generated is collimated onto the area of the body to be examined. This means that the X-ray beam is shaped or limited by means of a diaphragm device after it emerges from the X-ray source. Square or rectangular beam fields are typical here. However, other field shapes are also possible. The panels are made of a material that absorbs X-rays, such as lead or tungsten.

Über Jahrzehnte wurden Röntgenstrahlen unter Verwendung von großen Bleilamellen kollimiert. Heutzutage wird die Kollimation oft mittels Bleilamellen realisiert, die in einem vorgegebenen Abstand zum Röntgenstrahlenfokus motorisch verstellt werden, um das Strahlfeld zu formen. Fokusnahe Ausbildungen weisen einen Abstand von 2 cm zwischen Röntgenfokus und Blendenlamellen auf.For decades, X-rays were collimated using large lead fins. Nowadays, collimation is often achieved using lead lamellae, which are motor-adjusted at a predetermined distance from the X-ray focus in order to shape the beam field. Formations close to the focus have a distance of 2 cm between the X-ray focus and the aperture blades.

Die Röntgenstrahlenquelle, bspw. eine Drehanoden-Röntgenröhre entspricht angenähert einer punktförmigen Röntgenstrahlenquelle. Der Röntgenstrahl weitet sich mit wachsendem Abstand von der Röntgenstrahlenquelle immer mehr auf.The X-ray source, for example a rotating anode X-ray tube, approximately corresponds to a point-shaped X-ray source. The x-ray beam expands as the distance from the x-ray source increases.

Aufgrund dieses Vergrößerungsfaktors auf dem Röntgenstrahlendetektor müssen die Blendenlamellen sehr positionsgenau arbeiten, um heutigen Qualitätsstandards der medizinischen Bildgebung zu entsprechen. Insofern gilt es, zwischen der Größe des Kollimators, genauer gesagt, dem Blenden-Fokus-Abstand bzw. der eingesetzten Materialmenge und der mechanischen Verstellgenauigkeit einen Kompromiss zu finden.Due to this magnification factor on the X-ray detector, the aperture blades must work with very precise positioning in order to meet today's quality standards in medical imaging. In this respect, it is important to find a compromise between the size of the collimator, or more precisely, the aperture-focus distance or the amount of material used, and the mechanical adjustment accuracy.

Die US-Patentanmeldung US 2020 / 0 227 183 A1 beschreibt eine Anordnung zur Bewegungsführung eines Kollimators. Die Anordnung umfasst zwei mittels einer Antriebskraft in Richtung einer Kollimationsöffnung hin deformierbare Lamellen.The US patent application US 2020 / 0 227 183 A1 describes an arrangement for guiding the movement of a collimator. The arrangement includes two slats that can be deformed in the direction of a collimation opening by means of a driving force.

In der deutschen Patentanmeldung DE 10 2012 204 429 A1 wird ein Kantenphantom zu einem Röntgengerät offenbart, welches reversibel zwischen einer im Strahlengang zwischen Röntgenquelle und Röntgendetektor angeordneten Messposition und einer aus dem Strahlengang zurückgezogenen Parkposition bewegbar ist.In the German patent application DE 10 2012 204 429 A1 An edge phantom for an X-ray device is disclosed, which is reversibly movable between a measuring position arranged in the beam path between the X-ray source and the X-ray detector and a parking position withdrawn from the beam path.

In der deutschen Gebrauchsmusterschrift DE 20 2019 106 995 U1 wird ein Röntgenkollimator mit Haupt- und Nebenuntersuchungsbereich beschrieben. Der Röntgenkollimator umfasst ein Blendensystem, das so verstellbar ist, dass das eingestellte Strahlfeld einem Hauptuntersuchungsbereich und einem Nebenuntersuchungsbereich entspricht.In the German utility model specification DE 20 2019 106 995 U1 An X-ray collimator with a main and secondary examination area is described. The X-ray collimator includes an aperture system that can be adjusted so that the set beam field corresponds to a main examination area and a secondary examination area.

Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2008 004 867 A1 beschreibt einen Lamellenkollimator, der mehrere verschieblich in einer Verstellrichtung gelagerte Lamellen zur Konturvorgabe für den Strahlengang umfasst. Jeder Lamelle ist dabei ein Piezoaktor zugeordnet.The German patent application DE 10 2008 004 867 A1 describes a multi-leaf collimator, which includes several slats that are displaceably mounted in an adjustment direction to specify the contour for the beam path. A piezo actuator is assigned to each slat.

Die Europäische Patentschrift EP 2 709 725 B1 beschreibt ebenfalls einen Lamellenkollimator, wobei eine Lamellenantriebseinheit ebenfalls einen Piezoaktor umfasst.The European patent specification EP 2 709 725 B1 also describes a multi-leaf collimator, with a multi-plate drive unit also comprising a piezo actuator.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Röntgenstrahlenkollimator bereit zu stellen, der bei gleichbleibend hoher Positionsgenauigkeit Platz- und Materialersparnis bietet.The object of the present invention is to provide an improved X-ray collimator which offers space and material savings while maintaining consistently high positional accuracy.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Röntgenstrahlenkollimator, eine entsprechende Röntgenstrahlenquelle sowie eine Röntgenbildgebungsanlage gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Bevorzugte und/oder alternative, vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This task is solved by an X-ray collimator, a corresponding X-ray source and an X-ray imaging system according to the independent claims. Preferred and/or alternative, advantageous design variants are the subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung betrifft in einem ersten Aspekt einen Röntgenstrahlenkollimator einer bzw. für eine Röntgenbildgebungsanlage. Bevorzugt handelt es sich um eine medizinische Röntgenbildgebungsanlage. Insofern wird im Folgenden von einem menschlichen Patienten als Untersuchungsobjekt ausgegangen. Grundsätzlich kann der Patient auch ein Tier sein. Das Untersuchungsobjekt kann alternativ eine Pflanze oder ein nicht-lebender Gegenstand, z.B. ein historisches Artefakt oder dergleichen sein.In a first aspect, the present invention relates to an X-ray collimator of or for an X-ray imaging system. It is preferably a medical X-ray imaging system. In this respect, the following is based on a human patient as the subject of the examination. In principle, the patient can also be an animal. The examination object can alternatively be a plant or a non-living object, e.g. a historical artifact or the like.

Der erfindungsgemäße Röntgenstrahlenkollimator umfasst

- eine Befestigungseinheit zur Montage des Kollimators an einer Röntgenstrahlenquelle,
- eine Blendeneinheit umfassend wenigstens eine bewegliche Blendenlamelle zur Begrenzung eines Strahlfeldes eines von der Röntgenstrahlenquelle ausgesandten Röntgenstrahls und
- eine Verstelleinheit zum Verstellen der wenigstens einen beweglichen Blendenlamelle.

The X-ray collimator according to the invention comprises

- a fastening unit for mounting the collimator on an X-ray source,
- an aperture unit comprising at least one movable aperture blade for limiting a beam field of an x-ray emitted by the x-ray source and
- an adjustment unit for adjusting the at least one movable aperture blade.

Die Befestigungseinheit des Röntgenstrahlenkollimators dient der Anordnung und/oder Befestigung des Röntgenstrahlenkollimators an der Röntgenstrahlenquelle. Typischerweise weist die Röntgenstrahlenquelle einen Strahlerflansch auf, welcher ein Röntgenaustrittsfenster einschließt, durch welches die erzeugte Röntgenstrahlung austritt. Die Befestigungseinheit ist erfindungsgemäß als formschlüssiges Pass- bzw. Gegenstück zu dem Strahlerflansch ausgebildet und wird nach Montage ebenfalls von der Röntgenstrahlung durchsetzt. Eine formschlüssige Ausgestaltung von Strahlerflansch und Befestigungseinheit sorgt für eine definierte, reproduzierbare Positionierung der Kollimatorkomponenten relativ zu dem Röntgenaustrittsfenster bzw. der Röntgenaustrittsposition. Als Verbindungselemente zur Fixierung können ein oder mehrere Gewindeschrauben, Rast- oder Einsteck- oder Einschubelemente vorgesehen sein. Die Verbindungselemente sind vorteilhaft lösbar ausgebildet, um Servicearbeiten bzw. einen Austausch des Kollimators zu erleichtern. Die Befestigungseinheit ist vorzugsweise integral an ein Außengehäuse des Röntgenstrahlenkollimators angeformt.The fastening unit of the X-ray collimator is used to arrange and/or fasten the X-ray collimator to the X-ray source. Typically, the X-ray source has a radiator flange, which includes an X-ray exit window through which the generated X-rays emerge. According to the invention, the fastening unit is designed as a positive fit or counterpart to the radiator flange and is also penetrated by the X-rays after assembly. A positive design of the radiator flange and fastening unit ensures a defined, reproducible positioning of the collimator components relative to the X-ray exit window or the X-ray exit position. One or more threaded screws, locking or insertion or insertion elements can be provided as connecting elements for fixation. The connecting elements are advantageously designed to be detachable in order to facilitate service work or replacement of the collimator. The fastening unit is preferably integrally formed on an outer housing of the X-ray collimator.

Die Blendeneinheit kann erfindungsgemäß eine, aber auch mehrere bewegliche Blendenlamellen umfassen. Die wenigstens eine bewegliche Blendenlamelle ist in einer Ebene senkrecht zur Strahlrichtung, also im Wesentlichen senkrecht zum Zentralstrahl des von der Röntgenstrahlenquelle ausgesandten Röntgenstrahls in das Strahlfeld hinein bzw. aus dem Strahlfeld heraus verstellbar. In Ausführungen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine bewegliche Blendenlamelle in einem vom rechten Winkel abweichenden Winkel relativ zum Zentralstrahl angeordnet ist, bspw. in einem Winkelbereich von 80° bis 100°.According to the invention, the aperture unit can comprise one or more movable aperture blades. The at least one movable diaphragm blade can be adjusted into the beam field or out of the beam field in a plane perpendicular to the beam direction, i.e. essentially perpendicular to the central beam of the X-ray beam emitted by the X-ray source. In embodiments of the invention it can be provided that the at least one movable diaphragm blade is arranged at an angle relative to the central beam that deviates from a right angle, for example in an angular range of 80° to 100°.

In bevorzugten Ausführungen des Röntgenstrahlenkollimators besteht die wenigstens eine bewegliche Blendenlamelle aus einem röntgenundurchlässigen Material, um die auftreffende Röntgenstrahlung effektiv abzuschirmen.In preferred embodiments of the X-ray collimator, the at least one movable aperture blade consists of an X-ray opaque material in order to effectively shield the incident X-rays.

Besonders bevorzugt kommt in Ausführungen ein mit Wolfram-Partikeln angereicherter Kunststoff als Material für die wenigstens eine bewegliche Blendenlamelle zum Einsatz. Andere Zusammensetzungen und andere Materialien sind ebenfalls denkbar.In embodiments, a plastic enriched with tungsten particles is particularly preferably used as the material for the at least one movable diaphragm blade. Other compositions and other materials are also conceivable.

Die Verstelleinheit umfasst wenigstens einen piezoelektrischen Aktuator, der auf die wenigstens eine bewegliche Blendenlamelle wirkt. Sind mehrere Blendenlamellen vorhanden, umfasst die Verstelleinheit eine entsprechende Mehrzahl von piezoelektrischen Aktuatoren, wobei ein piezoelektrischer Aktuator jeweils auf eine Blendenlamelle wirkt, um jeweils eine Verstellbewegung derselben zu bewirken.The adjustment unit comprises at least one piezoelectric actuator, which acts on the at least one movable aperture blade. If there are several aperture blades, the adjustment unit comprises a corresponding plurality of piezoelectric actuators, with one piezoelectric actuator acting on each aperture blade in order to bring about an adjustment movement of the same.

Piezoelektrische Aktuatoren sind durch Piezoelemente, also ein piezoelektrisches Material, bspw. eine piezoelektrische Keramik, gekennzeichnet, welches bei Anlegen einer elektrischen Spannung eine Verformung, bspw. eine Längung bzw. Dehnung des piezoelektrischen Materials bewirkt. Die zu erreichenden Verstellwege liegen im Submillimeterbereich, bspw. im Bereich von wenigen hundert Mikrometer. Die Verstellwege können aber über mechanische Hebelsysteme auch verlängert werden.Piezoelectric actuators are characterized by piezo elements, i.e. a piezoelectric material, for example a piezoelectric ceramic, which causes a deformation, for example an elongation or stretching of the piezoelectric material when an electrical voltage is applied. The adjustment ranges that can be achieved are in the submillimeter range, for example in the range of a few hundred micrometers. The adjustment paths can also be extended using mechanical lever systems.

Jede bewegliche Blendenlamelle der Blendeneinheit ist erfindungsgemäß mit dem Piezoelement eines Aktuators derart gekoppelt, dass die Blendenlamelle bei Spannungsbeaufschlagung des Aktuators eine Verstellbewegung in den Strahlengang hinein oder aus diesem heraus vollzieht. Derart kann das Strahlfeld der Röntgenstrahlung eingeschränkt bzw. allgemeiner eingestellt werden. Der Verstellweg ist dabei proportional zu der angelegten Spannung, unterliegt jedoch einer Hysterese. Bei Einsatz einer Vielzahl von Blendenlamellen-Piezo-Paaren kann das Strahlfeld beliebig geformt werden.According to the invention, each movable aperture blade of the aperture unit is coupled to the piezo element of an actuator in such a way that the aperture blade performs an adjustment movement into or out of the beam path when the actuator is subjected to voltage. In this way, the beam field of the X-rays can be restricted or adjusted more generally. The adjustment path is proportional to the applied voltage, but is subject to hysteresis. When using a large number of diaphragm-piezo pairs, the beam field can be shaped as desired.

Piezoelektrische Aktuatoren zeichnen sich bei geringem Bauraum aus. Unter Einsatz von Regelungstechnik zur Kompensation von unerwünschtem Hysterese- bzw. Kriechverhalten erreichen sie eine Positionsgenauigkeit im Sub-Nanometerbereich. Sie sind daher sehr gut für die exakte Einstellung eines Strahlfeldes für die Röntgenbildgebung geeignet.Piezoelectric actuators are characterized by their small installation space. By using control technology to compensate for undesirable hysteresis or creep behavior, they achieve positioning accuracy in the sub-nanometer range. They are therefore very suitable for precisely setting a beam field for X-ray imaging.

Durch den Ersatz motorischer, insbesondere elektromotorischer Antriebseinheiten zum Verstellen der Blendenlamellen durch piezoelektrische Aktuatoren kann eine erhebliche Bauraumreduktion und Verkleinerung des Röntgenstrahlenkollimators erzielt werden.By replacing motor, in particular electric motor, drive units for adjusting the diaphragm blades with piezoelectric actuators, a significant reduction in installation space and size of the X-ray collimator can be achieved.

Die Verstelleinheit umfasst in Ausführungen der Erfindung auch eine Steuereinheit, die zur Ansteuerung bzw. Regelung des wenigstens einen elektrischen Piezoaktuators ausgebildet ist. Die Steuereinheit kann als Untereinheit der Steuer- bzw. Rekonstruktionseinheit einer Röntgenbildgebungsanlage ausgebildet sein, die den erfindungsgemäßen Röntgenstrahlenkollimator umfasst oder mit dieser, dann als eigenständige Recheneinheit ausgebildet, in Datenaustausch stehen. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, Steuersignale für den wenigstens einen piezoelektrischen Aktuator zu erzeugen und an diesen zu übertragen. Dazu kann die Steuereinheit auf Parameter bezüglich des ausgewählten Bildgebungsprotokolls, patientenspezifische Angaben wie den zu untersuchenden Körperbereich oder anatomische Parameter zurückgreifen, die sie von der Röntgenbildgebungsanlage empfängt bzw. abruft.In embodiments of the invention, the adjustment unit also includes a control unit which is designed to control or regulate the at least one electric piezo actuator. The Control unit can be designed as a subunit of the control or reconstruction unit of an X-ray imaging system, which includes the X-ray collimator according to the invention, or can be in data exchange with it, then designed as an independent computing unit. The control unit is set up to generate control signals for the at least one piezoelectric actuator and to transmit them to it. For this purpose, the control unit can use parameters relating to the selected imaging protocol, patient-specific information such as the body area to be examined or anatomical parameters that it receives or retrieves from the X-ray imaging system.

In Anpassung an die vergleichsweise geringen piezoelektrischen Verstellkräfte und die geringen Abmessungen der piezoelektrischen Aktuatoren wird erfindungsgemäß auch die wenigstens eine bewegliche Blendenlamelle vorteilhaft kleiner und leichter ausgebildet.In adaptation to the comparatively low piezoelectric adjustment forces and the small dimensions of the piezoelectric actuators, according to the invention the at least one movable diaphragm blade is also advantageously designed to be smaller and lighter.

Durch die Verkleinerung der beweglichen Blendenlamelle sowie der Antriebseinheit verringert sich auch der mittels piezoelektrischem Aktuator erreichbare maximale Verstellweg.By reducing the size of the movable aperture blade and the drive unit, the maximum adjustment path that can be achieved using a piezoelectric actuator is also reduced.

Dadurch wird es möglich, dass der Röntgenstrahlenkollimator erfindungsgemäß wenigstens eine bewegliche Blendenlamelle aufweist, die in einem Abstand zu einem Fokuspunkt der Röntgenstrahlenquelle angeordnet ist, der im Bereich zwischen 2 mm bis 10 mm liegt, wenn der Röntgenstrahlenkollimator mittels Befestigungseinheit an der Röntgenstrahlenquelle montiert ist.This makes it possible for the X-ray collimator according to the invention to have at least one movable diaphragm blade, which is arranged at a distance from a focal point of the X-ray source, which is in the range between 2 mm to 10 mm, when the X-ray collimator is mounted on the X-ray source by means of a fastening unit.

Bevorzugt liegt der Abstand zwischen Fokuspunkt und Blendenlamelle zwischen 2 mm bis 6 mm. Besonders bevorzugt liegt der Abstand bei 2, 3, 4 oder 5 mm.The distance between the focus point and the aperture blade is preferably between 2 mm and 6 mm. The distance is particularly preferably 2, 3, 4 or 5 mm.

Der Fokuspunkt, alternativ der Röntgenfokus bzw. Brennfleck der Röntgenstrahlenquelle ist der Punkt bzw. der annähernd punktförmige Bereich der Röntgenröhrenanode, in dem Röntgenstrahlung entsteht und von dem diese ausgesandt wird. Die Verkleinerung von Antriebseinheit und beweglicher Blendenlamelle erlaubt nun eine fokusnahe Anordnung der Blendeneinheit, bei der der Abstand im Vergleich zu bestehenden Lösungen mindestens halbiert bzw. darüber hinaus verringert wird.The focal point, alternatively the The reduction in size of the drive unit and movable aperture blade now allows the aperture unit to be arranged close to the focus, in which the distance is at least halved or even reduced compared to existing solutions.

In Ausführungen der Erfindung ist es nun möglich, die Blendeneinheit sowie zumindest Teile der Verstelleinheit innerhalb der durch die Befestigungseinheit gebildeten Durchlassöffnung des Röntgenstrahlenkollimators anzuordnen, um den geringen Abstand zum Fokuspunkt der Röntgenstrahlenquelle zu erreichen. In anderen Ausführungen kann die Blendeneinheit sowie Teile der Verstelleinheit derart angeordnet sein, dass sie aus der Durchlassöffnung der Befestigungseinheit hin zu der Röntgenstrahlenquelle herausragt, um den geringen Abstand zum Fokuspunkt der Röntgenstrahlenquelle zu erreichen. Die Erfindung ermöglicht so insgesamt, den Bauraum für einen Röntgenstrahlenkollimator vorteilhaft zu minimieren.In embodiments of the invention, it is now possible to arrange the diaphragm unit and at least parts of the adjustment unit within the passage opening of the X-ray collimator formed by the fastening unit in order to achieve the short distance to the focal point of the X-ray source. In other embodiments, the diaphragm unit and parts of the adjustment unit can be arranged in such a way that they protrude from the passage opening of the fastening unit towards the X-ray source in order to achieve the short distance to the focal point of the X-ray source. Overall, the invention makes it possible to advantageously minimize the installation space for an X-ray collimator.

Bei typischen Werten von ca. 90 cm bis 110 cm, bevorzugt 100 cm, zwischen Fokuspunkt der Röntgenstrahlenquelle sowie dem Röntgenstrahlendetektor, auch bekannt als Film-Fokus-Abstand, durchschnittlichen Abmessungen des röntgensensitiven Detektionsfeldes des Röntgenstrahlendetektors im Bereich von ca. 40 cm bis 45 cm und einer erfindungsgemäßen Anordnung der Blendeneinheit im Bereich von 2 mm bis 10 mm nahe am Fokuspunkt, bildet die Blendeneinheit in Ausführungen des erfindungsgemä-ßen Röntgenstrahlenkollimators eine Durchlassöffnung für die Röntgenstrahlung aus, welche in wenigstens einer Raumrichtung auf Höhe der wenigstens einen beweglichen Blendenlamelle eine Ausdehnung in einem Bereich von max. 0,8 mm bis 3,3 mm aufweist. Mit anderen Worten bildet die Blendeneinheit auf Höhe der wenigstens einen beweglichen Blendenlamelle eine feste Öffnung entsprechend einem maximalen Strahlfeld der Röntgenstrahlung aus. Die Durchlassöffnung begrenzt so den Röntgenstrahl derart, dass eine maximale Ausleuchtung des Detektionsfeldes des Röntgenstrahlendetektors möglich ist. Die maximale Ausleuchtung des Röntgenstrahlendetektors umfasst eine vollständige Bestrahlung des röntgensensitiven Bereichs des Röntgenstrahlendetektors und bevorzugt darüber hinaus. Bei Bestrahlung entsprechend dem maximalen Strahlfeld nimmt die wenigstens eine bewegliche Blendenlamelle eine Ruheposition ein, in der sie selber nicht zur Begrenzung des Strahlfeldes beiträgt. Das Strahlfeld wird in diesen Ausführungen also derart ausgebildet, dass ohne Aktivierung der Blendeneinheit eine vollständige Ausleuchtung des Röntgenstrahlendetektors erreicht wird. Durch Aktivierung der Blendeneinheit bzw. der Verstelleinheit wird die wenigstens eine Blendenlamelle in eine Aktivposition gebracht, in der sie das Strahlfeld ggü. dem maximalen Strahlfeld verkleinert bzw. begrenzt.With typical values of approximately 90 cm to 110 cm, preferably 100 cm, between the focal point of the X-ray source and the X-ray detector, also known as the film focus distance, average dimensions of the X-ray sensitive detection field of the X-ray detector are in the range of approximately 40 cm to 45 cm and an inventive arrangement of the diaphragm unit in the range of 2 mm to 10 mm close to the focus point, the diaphragm unit in embodiments of the inventive X-ray collimator forms a passage opening for the X-rays, which extends in at least one spatial direction at the level of the at least one movable diaphragm blade a range of max. 0.8 mm to 3.3 mm. In other words, the aperture unit forms a fixed opening at the level of the at least one movable aperture blade corresponding to a maximum beam field of the X-rays. The passage opening limits the X-ray beam in such a way that maximum illumination of the detection field of the X-ray detector is possible. The maximum illumination of the X-ray detector includes complete irradiation of the X-ray sensitive area of the X-ray detector and preferably beyond that. When irradiated in accordance with the maximum beam field, the at least one movable diaphragm slat assumes a rest position in which it does not itself contribute to limiting the beam field. In these embodiments, the beam field is designed in such a way that complete illumination of the X-ray detector is achieved without activating the aperture unit. By activating the aperture unit or the adjustment unit, the at least one aperture blade is brought into an active position in which it changes the beam field. reduced or limited to the maximum beam field.

Das durch die Blendeneinheit gebildete maximale Strahlfeld kann dabei beliebige Grundformen annehmen, bspw. im Wesentlichen quadratisch, rechteckig, rund oder elliptisch.The maximum beam field formed by the aperture unit can take on any basic shape, for example essentially square, rectangular, round or elliptical.

In bevorzugten Ausführungen des erfindungsgemäßen Röntgenstrahlenkollimators ist der wenigstens eine piezoelektrische Aktuator ausgebildet, die wenigstens eine bewegliche Blendenlamelle über einen Verstellweg im Bereich von 100 µm bis 900 um zu verstellen. Derart ist es in bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass das durch die Blendeneinheit gebildete Strahlfeld durch Verstellen der wenigstens einen Blendenlamelle von der Ruheposition in die Aktivposition teilweise, aber auch vollständig geschlossen werden kann.In preferred embodiments of the X-ray collimator according to the invention, the at least one piezoelectric actuator is designed to adjust the at least one movable diaphragm blade over an adjustment path in the range from 100 μm to 900 μm. This is how it is preferred Embodiments of the present invention provide that the beam field formed by the aperture unit can be partially or completely closed by adjusting the at least one aperture blade from the rest position to the active position.

Die Blendeneinheit bildet in Ausführungen das Strahlfeld mittels wenigstens einer feststehenden Blendenlamelle aus. Die feststehende Blendenlamelle kann dazu bspw. innerhalb der Befestigungseinheit und im Wesentlichen parallel zu der wenigstens einen beweglichen Blendenlamelle angeordnet sein und in ihrem Zentrum die das maximale Strahlfeld bildende Durchlassöffnung für die Röntgenstrahlung aufweisen. In diesen Ausführungen ist der wenigstens eine piezoelektrische Aktuator ausgebildet, die wenigstens eine bewegliche Blendenlamelle relativ zu der wenigstens einen feststehenden Blendenlamelle zu verstellen. Genauer gesagt ist der Aktuator ausgebildet, die wenigstens eine bewegliche Blendenlamelle in die durch die feststehende Blendenlamelle gebildete Öffnung hinein (Aktivposition) oder heraus (Ruheposition) zu verstellen, um das maximale Strahlfeld zu begrenzen bzw. zu formen.In embodiments, the aperture unit forms the beam field by means of at least one fixed aperture blade. For this purpose, the fixed diaphragm blade can, for example, be arranged within the fastening unit and essentially parallel to the at least one movable diaphragm blade and have in its center the passage opening for the X-rays that forms the maximum beam field. In these embodiments, the at least one piezoelectric actuator is designed to adjust the at least one movable diaphragm blade relative to the at least one fixed diaphragm blade. More precisely, the actuator is designed to move the at least one movable diaphragm blade into the opening formed by the fixed diaphragm blade (active position) or out (rest position) in order to limit or shape the maximum beam field.

Die wenigstens eine feststehende Blendenlamelle ist ebenfalls bevorzugt aus einem röntgenundurchlässigen Material ausgebildet, bspw. einem mit Wolfram-Partikeln angereicherten Kunststoff. Die feststehende Blendenlamelle ist in Ausführungen bevorzugt direkt an der Befestigungseinheit des Röntgenröhrenkollimators, angeordnet, konkret an der Innenfläche der durch die Befestigungseinheit gebildeten Durchlassöffnung.The at least one fixed diaphragm blade is also preferably made of an X-ray opaque material, for example a plastic enriched with tungsten particles. In embodiments, the fixed diaphragm blade is preferably arranged directly on the fastening unit of the X-ray tube collimator, specifically on the inner surface of the passage opening formed by the fastening unit.

In bevorzugten Ausführungen, die mit Bezug zu den Figuren noch genauer erläutert werden, ist der wenigstens eine piezoelektrische Aktuator derart mit der wenigstens einen beweglichen Blendenlamelle gekoppelt, dass er eine lineare Verstellbewegung der Blendenlamelle bewirkt. Die lineare Verstellbewegung ist dabei von einem Rand des Strahlfeldes auf den Mittel- bzw. Zentrumspunkt des Strahlfelds bzw. der Durchlassöffnung der Blendeneinheit gerichtet. In dieser Ausführung der Erfindung umfasst die Blendeneinheit bevorzugt zwei oder vier bewegliche Blendenlamellen, die jeweils paarweise gegenüberliegend um das Strahlfeld angeordnet sind und gemeinsam ein rechteckiges bzw. quadratisches Strahlfeld ausbilden.In preferred embodiments, which will be explained in more detail with reference to the figures, the at least one piezoelectric actuator is coupled to the at least one movable aperture blade in such a way that it causes a linear adjustment movement of the aperture blade. The linear adjustment movement is directed from an edge of the beam field to the center or center point of the beam field or the passage opening of the diaphragm unit. In this embodiment of the invention, the diaphragm unit preferably comprises two or four movable diaphragm blades, which are each arranged in pairs opposite one another around the beam field and together form a rectangular or square beam field.

In alternativen Ausführungen umfasst die Blendeneinheit sechs oder acht Blendenlamellen, die ebenfalls jeweils linear entlang einer den Zentrumspunkt der Durchlassöffnung schneidenden Verstellrichtung mittels jeweiligem Aktuator verstellbar sind und gemeinsam ein hexagonales oder oktagonales Strahlfeld ausbilden.In alternative embodiments, the diaphragm unit comprises six or eight diaphragm blades, which can also be adjusted linearly along an adjustment direction intersecting the center point of the passage opening by means of a respective actuator and together form a hexagonal or octagonal beam field.

Ein in Bezug auf den Zentrumspunkt des Strahlfeldes symmetrisches, mittels beweglicher Blendenlamellen begrenztes Strahlfeld setzt eine im Wesentlichen gleichartige bzw. miteinander in Bezug stehende Ansteuerung der piezoelektrischen Aktuatoren voraus. Mit anderen Worten werden bspw. bei vier Blendenlamellen alle vier Piezos mit demselben Steuersignal beaufschlagt, um ein um den Zentrumspunkt quadratisch angeordnetes begrenztes Strahlfeld zu erzeugen.A beam field that is symmetrical with respect to the center point of the beam field and limited by means of movable diaphragm blades requires an essentially similar or mutually related control of the piezoelectric actuators. In other words, for example, with four diaphragm blades, all four piezos are subjected to the same control signal in order to generate a limited beam field arranged squarely around the center point.

In anderen Ausführungen der Erfindung kann ein begrenztes Strahlfeld aber auch relativ zum Zentrumspunkt versetzt eingestellt werden, indem die Piezo-Aktuatoren verschiedener beweglicher Blendenlamellen mit verschiedenen Steuersignalen entsprechend verschiedener Verstellwege angesteuert werden.In other embodiments of the invention, a limited beam field can also be set offset relative to the center point by controlling the piezo actuators of various movable diaphragm blades with different control signals corresponding to different adjustment paths.

Die obigen Ausführungsvarianten der beweglichen Blendenlamellen setzen eine geradlinige zum Zentrumspunkt des Strahlfelds gerichtete Seitenkante voraus. In anderen Ausführungen der Erfindung, weist die wenigstens eine bewegliche Blendenlamelle jedoch eine Seitenkante auf, die mit Bezug zum Zentrumspunkt der Durchlassöffnung der Blendeneinheit konvex ausgebildet ist. Bei Vorsehen einer Mehrzahl von derart ausgebildeten beweglichen Blendenlamellen, bspw. sechs oder sieben Blendenlamellen, kann ein annähernd rundes bzw. rundliches, begrenztes Strahlfeld ausgebildet werden. Die einzelnen Blendenlamellen können in Ausführungen insbesondere in Umfangsrichtung der Durchlassöffnung der feststehenden Blendenlamelle überlappend zueinander angeordnet sein. Auch hier kann durch eine entsprechende Anpassung der Steuersignale für einzelne der Piezo-Aktuatoren von einer zum Zentrumspunkt symmetrischen, begrenzten Strahlfeldform abgewichen werden.The above design variants of the movable diaphragm blades require a straight side edge directed towards the center point of the beam field. In other embodiments of the invention, however, the at least one movable diaphragm blade has a side edge which is convex in relation to the center point of the passage opening of the diaphragm unit. If a plurality of movable diaphragm blades designed in this way are provided, for example six or seven diaphragm blades, an approximately round or rounded, limited beam field can be formed. In embodiments, the individual diaphragm blades can be arranged to overlap one another, in particular in the circumferential direction of the passage opening of the fixed diaphragm blade. Here, too, it is possible to deviate from a limited beam field shape that is symmetrical to the center point by appropriately adapting the control signals for individual piezo actuators.

In weiterer Ausführung ist die wenigstens eine bewegliche Blendenlamelle rotatorisch an einem Trägerelement des Röntgenstrahlenkollimators angebunden und der wenigstens eine piezoelektrische Aktuator derart mit der beweglichen Blendenlamelle gekoppelt, dass er eine rotatorische Verstellbewegung der Blendenlamelle bewirkt. Das Trägerelement wird dabei bevorzugt durch die feststehende Blendenlamelle ausgebildet. Bspw. kann die bewegliche Blendenlamelle über eine Welle drehbar in einem Ankerpunkt an der feststehenden Blendenlamelle angeordnet sein. Bei Aktivierung des zugeordneten PiezoAktuators vollzieht die bewegliche Blendenlamelle zwischen Ruhe- und Aktivposition eine rotatorische Bewegung um den Ankerpunkt. Das maximale Strahlfeld wird so durch konzertierte Verstellbewegung mehrerer beweglicher Blendenlamellen Irisartig geschlossen.In a further embodiment, the at least one movable diaphragm blade is rotatably connected to a support element of the X-ray collimator and the at least one piezoelectric actuator is coupled to the movable diaphragm blade in such a way that it causes a rotational adjustment movement of the diaphragm blade. The carrier element is preferably formed by the fixed diaphragm blade. For example, the movable aperture blade can be rotatably arranged in an anchor point on the fixed aperture blade via a shaft. When the assigned piezo actuator is activated, the movable aperture blade performs a rotational movement around the anchor point between the rest and active positions. The maximum beam field is closed in an iris-like manner by the concerted adjustment movement of several movable aperture blades.

Während mit Bezug zu den bislang beschriebenen Ausführungen davon ausgegangen wurde, dass bei einer Mehrzahl von beweglichen Blendenlamellen diese jeweils identisch ausgebildet sind, können in anderen Ausführungen der Erfindung auch verschieden ausgeformte bewegliche Blendenlamellen vorgesehen sein. Dies kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn Strahlfelder beliebiger Freiformen ausgebildet werden müssen.While with reference to the embodiments described so far it was assumed that in the case of a plurality of movable diaphragm blades these are each designed identically, differently shaped movable diaphragm blades can also be provided in other embodiments of the invention. This can be particularly advantageous if beam fields of any free shape have to be formed.

Ein weiterer Aspekt ist auf eine Röntgenstrahlenquelle zur Erzeugung einer Röntgenstrahlung gerichtet, wobei die Röntgenstrahlenquelle einen erfindungsgemäßen Röntgenstrahlenkollimator umfasst. Bevorzugt handelt es sich bei der Röntgenstrahlenquelle um eine medizinische Röntgenstrahlenquelle zur Erzeugung von medizinischer Röntgenstrahlung, die bei einer medizinischen Röntgenbildgebung zum Einsatz kommt.A further aspect is directed to an X-ray source for generating X-rays, the X-ray source comprising an X-ray collimator according to the invention. The X-ray source is preferably a medical X-ray source for generating medical X-rays, which is used in medical X-ray imaging.

Röntgenstrahlenquellen als solche sind bekannt. Erfindungsgemäß kann es sich bei der Röntgenstrahlenquelle um eine mit einer Steh- oder Drehanode ausgebildete Röntgenröhre handeln. Die Röntgenstrahlenquelle weist bevorzugt einen Strahlerflansch auf, der passgenau bzw. formschlüssig zur Anbringung des erfindungsgemäßen Röntgenstrahlenkollimators mit dessen Befestigungseinheit zusammenwirkt.X-ray sources as such are known. According to the invention, the X-ray source can be an X-ray tube designed with a standing or rotating anode. The X-ray source preferably has a radiator flange which cooperates with its fastening unit in a precise or form-fitting manner for attaching the X-ray collimator according to the invention.

Ein weiterer Aspekt ist auf eine Röntgenbildgebungsanlage gerichtet. Diese ist bevorzugt als medizinische Röntgenbildgebungsanlage zum Erzeugen von medizinischen Röntgenbilddaten einer zu untersuchenden Körperregion eines Patienten ausgebildet, wobei diese einen erfindungsgemäßen Röntgenstrahlenkollimator umfasst. Die medizinische Röntgenbildgebungsanlage ist bevorzugt als Transmissions-Röntgenanlage ausgebildet. Diese sind insbesondere zur Erzeugung von zweidimensionalen Röntgenbildaufnahmen ausgebildet. In bevorzugter Ausführung ist die medizinische Röntgenbildgebungsanlage daher als Radiographie- oder Mammographie-Anlage ausgebildet.Another aspect is aimed at an X-ray imaging system. This is preferably designed as a medical X-ray imaging system for generating medical X-ray image data of a patient's body region to be examined, which comprises an X-ray collimator according to the invention. The medical X-ray imaging system is preferably designed as a transmission X-ray system. These are designed in particular to generate two-dimensional X-ray images. In a preferred embodiment, the medical X-ray imaging system is therefore designed as a radiography or mammography system.

Wie eingangs bereits beschrieben, kann in Ausführungen der Erfindung die Steuereinheit der Verstelleinheit in die Recheneinheit (Steuerung der Anlage und/oder zur Rekonstruktion von Röntgenbilddaten) integriert bzw. als Komponente derselben ausgebildet sein oder zumindest mit dieser in Datenaustausch stehen.As already described at the beginning, in embodiments of the invention the control unit of the adjustment unit can be integrated into the computing unit (control of the system and/or for reconstructing X-ray image data) or be designed as a component of the same or at least be in data exchange with it.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Durch diese Beschreibung erfolgt keine Beschränkung der Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele. In verschiedenen Figuren sind gleiche Komponenten mit identischen Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind in der Regel nicht maßstäblich. Es zeigen:

1 eine Draufsicht eines Röntgenstrahlenkollimators für Röntgenstrahlung in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2 eine Seitenansicht des Röntgenstrahlenkollimators in der Ausführung gemäß 1,
3 eine Draufsicht eines Röntgenstrahlenkollimators für Röntgenstrahlung in einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
4 eine Seitenansicht des Röntgenstrahlenkollimators in der Ausführung gemäß 3, und
5 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Röntgenbildgebungsanlage umfassend eine Erfindungsgemäße Röntgenstrahlenquelle jeweils in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

The characteristics, features and advantages of this invention described above, as well as the manner in which these are achieved, will be more clearly and clearly understood in connection with the following description of the exemplary embodiments, which will be explained in more detail in connection with the drawings. This description does not limit the invention to these exemplary embodiments. In different figures, the same components are provided with identical reference numbers. The figures are usually not to scale. Show it:

1 1 is a plan view of an X-ray collimator for X-rays in a first embodiment of the present invention,
2 a side view of the x-ray collimator in the embodiment according to 1 ,
3 a top view of an x-ray collimator for x-rays in a further embodiment of the present invention,
4 a side view of the x-ray collimator in the embodiment according to 3 , and
5 a schematic representation of an X-ray imaging system according to the invention comprising an X-ray source according to the invention, each in an exemplary embodiment of the present invention.

1 zeigt eine Draufsicht eines Röntgenstrahlenkollimators 10 für Röntgenstrahlung in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 zeigt eine Seitenansicht des Röntgenstrahlenkollimators 10 in der Ausführung gemäß 1. 1 shows a top view of an X-ray collimator 10 for X-rays in a first embodiment of the present invention. 2 shows a side view of the X-ray collimator 10 in the embodiment according to 1 .

Der Röntgenstrahlenkollimator 10 umfasst eine Befestigungseinheit 30 zur Montage an einer Röntgenstrahlenquelle R. Die Befestigungseinheit 30 wird durch einen Gehäuseteil des Röntgenstrahlenkollimators 10 gebildet. Die Befestigungseinheit 30 dient dazu, den Röntgenstrahlenkollimator 10 an einer Röntgenstrahlenquelle R zu befestigen. Hier ist die Befestigungseinheit kreisrund und als Passstück zum ebenfalls kreisrunden Strahlerflansch 20 ausgebildet. Die Befestigungseinheit 30 ist in den Strahlerflansch 20 eingeschoben und dort fixiert. Oberhalb des Strahlerflansches 20 ist eine Strahleranode, hier in Form eine Drehanode 22 angeordnet, die ausgehend von einem Fokuspunkt einen konischen Röntgenstrahl RS in Richtung Röntgenstrahlenkollimator 10 aussendet. Dieser umfasst hier eine Blendeneinheit. Die Blendeneinheit bildet eine Durchlassöffnung für die Röntgenstrahlung entsprechend einem maximalen Strahlfeld SF. Das maximale Strahlfeld SF weist eine quadratische Grundform mit einem Seitenmaß von 1,5 mm auf. Die Durchlassöffnung wird konkret durch eine feststehende Blendenlamelle 15 gebildet, welche eine kreisrunde Außenkontur aufweist und in der Durchlassöffnung der Befestigungseinheit 30 angeordnet und fixiert ist.The X-ray collimator 10 includes a fastening unit 30 for mounting on an X-ray source R. The fastening unit 30 is formed by a housing part of the X-ray collimator 10. The fastening unit 30 serves to fasten the X-ray collimator 10 to an X-ray source R. Here the fastening unit is circular and designed as a fitting piece for the radiator flange 20, which is also circular. The fastening unit 30 is inserted into the radiator flange 20 and fixed there. Above the radiator flange 20 there is a radiator anode, here in the form of a rotating anode 22, which emits a conical X-ray RS in the direction of the X-ray collimator 10 starting from a focal point. This includes an aperture unit. The aperture unit forms a passage opening for the X-rays corresponding to a maximum beam field SF. The maximum beam field SF has a square basic shape with a side dimension of 1.5 mm. The passage opening is specifically formed by a fixed diaphragm lamella 15, which has a circular outer contour and is arranged and fixed in the passage opening of the fastening unit 30.

Die Blendeneinheit umfasst auch vier bewegliche Blendenlamellen 16, 17, 18, 19 zur Begrenzung des maximalen Strahlfeldes SF des von der Röntgenstrahlenquelle R ausgesandten Röntgenstrahls RS auf ein begrenztes Strahlfeld BSF. Das begrenzte Strahlfeld BSF ist kleiner als das maximale Strahlfeld, aber hier auch quadratisch und um den Zentrumspunkt der Durchlassöffnung symmetrisch angeordnet. Mit anderen Worten wird weniger Röntgenstrahlung hindurch gelassen, wenn die Blendeneinheit auf das begrenzte Strahlfeld BSF eingestellt ist. Die beweglichen Blendenlamellen 16, 17, 18, 19 sind in einer Ebene senkrecht zur Strahlrichtung des Röntgenstrahls RS in den Röntgenstrahl RS hinein verstellbar. Sie sind hier oberhalb der feststehenden Blendenlamelle 15, also auf die Röntgenstrahlenquelle R ausgerichtet, angeordnet.The aperture unit also includes four movable aperture blades 16, 17, 18, 19 for limiting the maximum beam field SF of the X-ray beam emitted by the X-ray source R RS to a limited beam field BSF. The limited beam field BSF is smaller than the maximum beam field, but here it is also square and arranged symmetrically around the center point of the passage opening. In other words, less X-radiation is allowed through when the aperture unit is set to the limited beam field BSF. The movable diaphragm blades 16, 17, 18, 19 can be adjusted into the X-ray beam RS in a plane perpendicular to the beam direction of the X-ray beam RS. Here they are arranged above the fixed aperture blade 15, i.e. aligned with the X-ray source R.

Das begrenzte Strahlfeld BSF kann alternativ auch mit den gezeigten vier beweglichen Blendenlamellen 16, 17, 18, 19 eine rechteckige Form einnehmen und relativ zum Zentrumspunkt der Durchlassöffnung verschoben gebildet werden.Alternatively, the limited beam field BSF can also assume a rectangular shape with the four movable aperture blades 16, 17, 18, 19 shown and can be formed offset relative to the center point of the passage opening.

Der Röntgenstrahlenkollimator 10 umfasst auch eine Verstelleinheit zum Verstellen der vier beweglichen Blendenlamellen 16, 17, 18, 19, wobei die Verstelleinheit jeweils einen piezoelektrischen Aktuator 11, 12, 13, 14 pro beweglicher Blendenlamelle 16, 17, 18, 19, also insgesamt vier Aktuatoren, umfasst, die auf die beweglichen Blendenlamelle 16, 17, 18, 19 wirken. Die piezoelektrischen Aktuatoren 11, 12, 13, 14 sind konkret ausgebildet, die beweglichen Blendenlamellen 16, 17, 18, 19 relativ zu der feststehenden Blendenlamelle 15 zu verstellen, um das maximale Strahlfeld SF auf das begrenzte Strahlfeld BSF zu beschränken.The X-ray collimator 10 also includes an adjustment unit for adjusting the four movable aperture blades 16, 17, 18, 19, the adjustment unit each having a piezoelectric actuator 11, 12, 13, 14 per movable aperture blade 16, 17, 18, 19, i.e. a total of four actuators , which act on the movable aperture blades 16, 17, 18, 19. The piezoelectric actuators 11, 12, 13, 14 are specifically designed to adjust the movable diaphragm blades 16, 17, 18, 19 relative to the fixed diaphragm blade 15 in order to limit the maximum beam field SF to the limited beam field BSF.

Die Aktuatoren 11, 12, 13, 14 sind ausgebildet, die zugeordnete Blendenlamelle 16, 17, 18, 19 linear auf den Zentrumspunkt der Durchlassöffnung zu oder davon weg zu bewegen. Dabei ist jeder Aktuator 11, 12, 13, 14 ausgebildet, einen Verstellweg von 750 µm zu überbrücken. Mit anderen Worten liegen die Ruheposition und die Aktivposition der beweglichen Blendenlamellen 16, 17, 18, 19 in diesem Beispiel maximal 750 µm auseinander. Derart kann der Röntgenstrahlenkollimator 10 das durch die Durchlassöffnung der Blendeneinheit gebildete maximale Strahlfeld SF teilweise, aber auch vollständig verschie-ßen.The actuators 11, 12, 13, 14 are designed to move the associated diaphragm blade 16, 17, 18, 19 linearly towards or away from the center point of the passage opening. Each actuator 11, 12, 13, 14 is designed to bridge an adjustment path of 750 μm. In other words, the rest position and the active position of the movable aperture blades 16, 17, 18, 19 are a maximum of 750 μm apart in this example. In this way, the X-ray collimator 10 can partially or completely suppress the maximum beam field SF formed by the passage opening of the aperture unit.

Die piezoelektrischen Aktuatoren 11, 12, 13, 14 sind direkt an bzw. auf den beweglichen Lamellen 16, 17, 18, 19 angeordnet und werden bei der Verstellbewegung der beweglichen Blendenlamellen 16, 17, 18, 19 mitbewegt.The piezoelectric actuators 11, 12, 13, 14 are arranged directly on or on the movable slats 16, 17, 18, 19 and are moved during the adjustment movement of the movable aperture slats 16, 17, 18, 19.

Aus 2 ist erkennbar, dass die Blendeneinheit vollständig innerhalb der Durchlassöffnung der Befestigungseinheit 30 angeordnet ist. Konkret weisen die Blendenlamellen 15, 16, 17, 18, 19, im montierten Zustand einen Abstand von ca. 3,3 mm bis 3,5 mm zu Fokuspunkt der Röntgenstrahlenquelle R auf.Out of 2 It can be seen that the aperture unit is arranged completely within the passage opening of the fastening unit 30. Specifically, the diaphragm slats 15, 16, 17, 18, 19, when assembled, are at a distance of approximately 3.3 mm to 3.5 mm from the focus point of the X-ray source R.

Durch die Miniaturisierung der Lamellenantriebseinheiten mittels piezoelektrischer Aktuatoren können auch die Blendenlamellen verteilhaft klein und leicht ausgebildet werden. Dies und die allgemein bekannte Positionsgenauigkeit von Piezo-Aktuatoren erlaubt es, die Blendeneinheit sehr dicht an den Röntgenröhrenfokus zu bringen. Die Erfindung erlaubt so eine besonders günstige, da materialsparende und kleine Bauweise für Röntgenstrahlenkollimatoren.By miniaturizing the blade drive units using piezoelectric actuators, the aperture blades can also be made relatively small and light. This and the well-known positional accuracy of piezo actuators allow the aperture unit to be brought very close to the x-ray tube focus. The invention thus allows a particularly favorable, material-saving and small design for X-ray collimators.

Die beweglichen und die feststehende Blendenlamelle 15, 16, 17, 18, 19 der Blendeneinheit bestehen hier aus einem mit Wolfram angereichten Kunststoff, was sie im Vergleich zu klassischen Bleilamellen besonders leicht macht. Derart sind sie leicht genug, um durch die Piezo-Aktuatoren bewegt zu werden. Insgesamt kann erfindungsgemäß auf die Verwendung von Blei verzichtet werden.The movable and fixed aperture blades 15, 16, 17, 18, 19 of the aperture unit are made of a plastic enriched with tungsten, which makes them particularly light compared to classic lead blades. This makes them light enough to be moved by the piezo actuators. Overall, according to the invention, the use of lead can be dispensed with.

3 zeigt eine Draufsicht eines Röntgenstrahlenkollimators 10 für Röntgenstrahlung in einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 zeigt eine Seitenansicht des Röntgenstrahlenkollimators 10 in der Ausführung gemäß 3. 3 shows a top view of an x-ray collimator 10 for x-rays in a further embodiment of the present invention. 4 shows a side view of the X-ray collimator 10 in the embodiment according to 3 .

Die Beschreibung dieser Ausführung beschränkt sich auf die Darstellung der Unterschiede zum vorherigen Ausführungsbeispiel. Im Übrigen wird auf die Beschreibung zu den 1 und 2 verwiesenThe description of this embodiment is limited to showing the differences to the previous embodiment. For the rest, please refer to the description 1 and 2 referred

Die Blendeneinheit bildet auch hier eine Durchlassöffnung für die Röntgenstrahlung entsprechend einem maximalen Strahlfeld SF. Das maximale Strahlfeld SF weist jedoch eine runde Grundform mit einem Durchmesser von 0,9 mm auf. Die Durchlassöffnung wird durch eine feststehende Blendenlamelle 15' mit kreisrunder Außenkontur gebildet, die ebenfalls in der Durchlassöffnung der Befestigungseinheit 30 angeordnet und fixiert ist.Here too, the aperture unit forms a passage opening for the X-rays corresponding to a maximum beam field SF. However, the maximum beam field SF has a round basic shape with a diameter of 0.9 mm. The passage opening is formed by a fixed diaphragm lamella 15 'with a circular outer contour, which is also arranged and fixed in the passage opening of the fastening unit 30.

Die Blendeneinheit umfasst sechs bewegliche Blendenlamellen 16', 17` zur Begrenzung des maximalen Strahlfeldes SF des von der Röntgenstrahlenquelle R ausgesandten Röntgenstrahls RS auf ein begrenztes Strahlfeld BSF. Die beweglichen Blendenlamellen 16', 17` sind in einer Ebene senkrecht zur Strahlrichtung des Röntgenstrahls RS in den Röntgenstrahl RS hinein verstellbar. Sie sind hier oberhalb der feststehenden Blendenlamelle 15', also auf die Röntgenstrahlenquelle R ausgerichtet, angeordnet.The aperture unit comprises six movable aperture blades 16', 17' for limiting the maximum beam field SF of the X-ray RS emitted by the X-ray source R to a limited beam field BSF. The movable diaphragm blades 16', 17' are adjustable into the X-ray beam RS in a plane perpendicular to the beam direction of the X-ray RS. Here they are arranged above the fixed aperture blade 15 ', i.e. aligned with the X-ray source R.

Das begrenzte Strahlfeld BSF weist hier eine rundliche, an eine Kreisform angenäherte Form auf. Dies wird erreicht, indem die sechs beweglichen Blendenlamellen 16', 17` jeweils eine Seitenkante aufweisen, die mit Bezug zum Zentrumspunkt der Durchlassöffnung der Blendeneinheit konvex ausgebildet ist. Auch in dieser Ausführung müssen die einzelnen beweglichen Blendenlamellen 16', 17` nicht gleichartig verstellt werden. Stattdessen kann auch hier eine unsymmetrische, bspw. eher elliptische oder zum Zentrumspunkt der Durchlassöffnung gänzlich verschobene Anordnung der beweglichen Blendenlamellen 16', 17` erreicht werden, indem sie jeweils unterschiedlich weite Verstellwege bei der Begrenzung des maximalen Strahlfelds SF überwinden.The limited beam field BSF here has a rounded shape that approximates a circular shape. This is achieved by the six movable diaphragm blades 16', 17' each having a side edge which is convex in relation to the center point of the passage opening of the diaphragm unit. In this version too, the individual movable aperture blades 16', 17' do not have to be adjusted in the same way. Instead, an asymmetrical, for example rather elliptical, arrangement of the movable diaphragm blades 16 ', 17' can be achieved here too, by overcoming adjustment paths of different widths when limiting the maximum beam field SF.

Di Verstelleinheit umfasst hier sechs piezoelektrische Aktuatoren, 11', jeweils einen piezoelektrischen Aktuator 11` pro beweglicher Blendenlamelle 16', 17', die auf die beweglichen Blendenlamellen 16', 17` wirken. Auch hier bewirken sie eine lineare, auf den Zentrumspunkt der Durchlassöffnung zu oder davon weg gerichtete Verstellbewegung. Dabei ist jeder Aktuator 11` ausgebildet, einen Verstellweg von 450 µm zu überbrücken, sodass auch in diesem Beispiel der Röntgenstrahlenkollimator 10 das durch die Durchlassöffnung der Blendeneinheit gebildete maximale Strahlfeld SF teilweise, aber auch vollständig verschießen kann.The adjustment unit here comprises six piezoelectric actuators, 11', each with one piezoelectric actuator 11' per movable diaphragm blade 16', 17', which act on the movable diaphragm blades 16', 17'. Here too, they cause a linear adjustment movement directed towards or away from the center point of the passage opening. Each actuator 11' is designed to bridge an adjustment path of 450 μm, so that in this example too, the X-ray collimator 10 can partially or completely shoot the maximum beam field SF formed by the passage opening of the aperture unit.

Aus 4 ist erkennbar, dass die Blendeneinheit vollständig innerhalb der Durchlassöffnung der Befestigungseinheit 30 angeordnet ist. Konkret weisen die Blendenlamellen 16', 17` im montierten Zustand einen Abstand von ca. 2 mm zu Fokuspunkt der Röntgenstrahlenquelle R auf und sind damit besonders dicht am Röntgenfokus angeordnet.Out of 4 It can be seen that the aperture unit is arranged completely within the passage opening of the fastening unit 30. Specifically, when assembled, the aperture blades 16', 17' are at a distance of approximately 2 mm from the focus point of the X-ray source R and are therefore arranged particularly close to the X-ray focus.

In einer anderen, nicht näher dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind die beweglichen Blendenlamellen sowie die Piezo-Aktuatoren derart angeordnet, dass die Piezo-Aktuatoren durch ihre Längenänderung eine rotatorische Bewegung der beweglichen Blendenlamellen bewirken. Dies bewirkt in Ausführungen ebenfalls einen Iris-artigen Verschluß der Durchlassöffnung. Dazu können bspw. die beweglichen Blendenlamellen rotatorisch an einem als feststehende Blendenlamelle ausgebildeten Trägerelement des Röntgenstrahlenkollimators angebunden sein, bspw. mittels eines Stegs oder einer Welle. Die jeweiligen piezoelektrische Aktuatoren mit der zugehörigen beweglichen Blendenlamelle so gekoppelt, dass sie eine rotatorische Verstellbewegung der Blendenlamelle um den Steg bzw. die Welle bewirken.In another embodiment of the invention, not shown in more detail, the movable diaphragm blades and the piezo actuators are arranged in such a way that the piezo actuators cause a rotational movement of the movable diaphragm blades by changing their length. In some versions, this also causes an iris-like closure of the passage opening. For this purpose, for example, the movable diaphragm blades can be rotatably connected to a support element of the X-ray collimator designed as a fixed diaphragm blade, for example by means of a web or a shaft. The respective piezoelectric actuators are coupled to the associated movable diaphragm blade in such a way that they cause a rotational adjustment movement of the diaphragm blade around the web or the shaft.

In beiden gezeigten Ausführungsbeispielen sind die Blendenlamellen entlang der Röntgenstrahlausbreitungsrichtung versetzt zueinander angeordnet, da sich die Grundfläche benachbarten bzw. angrenzender Blendenlamellen zumindest teilweise überlappen. Dieser Versatz ermöglicht, dass alle Blendenlamellen senkrecht in Bezug auf die Strahlausbreitungsrichtung angeordnet und ggf. bewegt werden können. Alternativ dazu, aber nicht dargestellt, können die beweglichen Blendenlamellen Aber auch in einem Winkel angeordnet sein, der vom 90° in Bezug auf die Strahlausbreitungsrichtung abweicht. Auch so kann eine überlappende Anordnung der Blendenlamellen erreicht werden.In both exemplary embodiments shown, the aperture blades are arranged offset from one another along the X-ray propagation direction, since the base areas of adjacent or adjacent aperture blades at least partially overlap. This offset allows all diaphragm blades to be arranged and, if necessary, moved perpendicularly with respect to the direction of beam propagation. Alternatively, but not shown, the movable diaphragm blades can also be arranged at an angle that deviates from 90 ° with respect to the beam propagation direction. An overlapping arrangement of the aperture slats can also be achieved in this way.

5 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Röntgenbildgebungsanlage umfassend eine erfindungsgemäße Röntgenstrahlenquelle R, jeweils in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 5 shows a schematic representation of an X-ray imaging system according to the invention comprising an X-ray source R according to the invention, each in an exemplary embodiment of the present invention.

Die Röntgenstrahlenquelle R ist hier als Drehanoden-Röntgenstrahler ausgebildet und umfasst ein Strahlergehäuse 23. Darin befindlich ist ein Vakuumbereich VAC, in welchem sowohl eine Kathodenanordnung 26, umfassend eine Glühkathode 27 zur Erzeugung von freien Elektronen e^- und eine Drehanode 22 angeordnet ist. Die Elektronen werden in den Vakuumbereich VAC auf die Drehanode hin beschleunigt. Durch Wechselwirkung der Elektronen mit dem Anodenmaterial entsteht Röntgenstrahlung, welche ausgehend vom Brenn- bzw. Fokuspunkt auf der Anode 22 in einem Röntgenstrahl SR ausgesandt wird. Die Drehanode 22 ist über eine Welle 24 mit einer Antriebseinheit 25 gekoppelt, die bei Betrieb die Drehanode 22 in Rotation versetzt, um den Brennpunkt im Anodenmaterial kontinuierlich zu verschieben.The X-ray source R is designed here as a rotating anode X-ray emitter and comprises a radiator housing 23. Therein is a vacuum region VAC, in which both a cathode arrangement 26, comprising a hot cathode 27 for generating free electrons e ^- and a rotating anode 22 are arranged. The electrons are accelerated into the vacuum region VAC towards the rotating anode. The interaction of the electrons with the anode material produces X-rays, which are emitted in an X-ray beam SR starting from the focal point on the anode 22. The rotating anode 22 is coupled via a shaft 24 to a drive unit 25, which, during operation, causes the rotating anode 22 to rotate in order to continuously shift the focal point in the anode material.

Der Röntgenstrahl RS verläßt das Strahlergehäuse 23 durch den eine Röntgenaustrittsöffnung bildenden Strahlerflansch 20. Der Röntgenstrahl RS ist auf einen gegenüberliegend angeordneten Röntgenstrahlendetektor ausgerichtet, welcher unterhalb eines Patienten, typischerweise in einem Patiententisch, angeordnet ist. Auf dem Weg zum Patienten passiert der Röntgenstrahl RS Röntgenstrahlenkollimator 10, welcher mit seiner Befestigungseinheit 20 formschlüssig am Strahlerflansch 20 des Röntgenstrahlers R montiert ist. Innerhalb der Befestigungseinheit 20 sind die Blendeneinheit und die Piezo-Aktuatoren, bspw. gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2 angeordnet und dienen einer Begrenzung des Strahlfeldes bzw. einer Kollimation des Röntgenstrahls RS. Durch die Integration der Blenden- und teilweise der Verstelleinheit 11, 13, 16, 18 (nur exemplarisch dargestellt) in die durch die Befestigungseinheit 30 gebildete Durchlassöffnung kann der erfindungsgemäße Röntgenstrahlenkollimator 10 besonders platzsparend ausgebildet werden oder das Kollimatorgehäuse bietet derart Bauraum für weitere Kollimatorkomponenten. Bspw. kann nun ein oder mehrere Spektralfilter F zentral im Kollimatorgehäuse vorgesehen sein. Daneben kann im Kollimatorgehäuse eine Steuereinheit 31 angeordnet werden, die über kabelgebundene oder drahtlose Datenleitungen mit den Piezo-Aktuatoren in Kommunikation steht und zur Erzeugung von Steuersignalen entsprechend gewünschter Aktiv- oder Ruhepositionen der einzelnen Blendenlamellen ausgebildet ist. Röntgenstrahlenquelle R, Röntgenstrahlenkollimator 10 und Röntgenstrahlendetektor bilden gemeinsam eine medizinische Röntgenbildgebungsanlage zum Erzeugen von medizinischen Bilddaten einer zu untersuchenden Körperregion des Patienten. Die abgebildete Körperregion ist hier das Abdomen des Patienten. Die Röntgenbildgebungsanlage ist entsprechend als Radiographie-Anlage ausgebildet.The X-ray RS leaves the radiator housing 23 through the radiator flange 20, which forms an X-ray exit opening. The X-ray RS is aligned with an oppositely arranged X-ray detector, which is arranged below a patient, typically in a patient table. On the way to the patient, the X-ray RS passes through the X-ray collimator 10, which is mounted with its fastening unit 20 in a form-fitting manner on the emitter flange 20 of the X-ray emitter R. Within the fastening unit 20 are the aperture unit and the piezo actuators, for example according to the exemplary embodiment 1 and 2 arranged and serve to limit the beam field or collimate the X-ray RS. By integrating the diaphragm and partly the adjustment unit 11, 13, 16, 18 (shown only as an example) into the passage opening formed by the fastening unit 30, the X-ray collimator 10 according to the invention can be designed to be particularly space-saving or the collimator housing thus offers installation space for further collimator components. For example, one or more spectral filters F can now be provided centrally in the collimator housing. In addition, a control unit 31 can be attached in the collimator housing are arranged, which communicates with the piezo actuators via wired or wireless data lines and is designed to generate control signals corresponding to the desired active or rest positions of the individual aperture blades. X-ray source R, X-ray collimator 10 and X-ray detector together form a medical X-ray imaging system for generating medical image data of a patient's body region to be examined. The body region shown here is the patient's abdomen. The X-ray imaging system is designed accordingly as a radiography system.

Wo noch nicht explizit geschehen, jedoch sinnvoll und im Sinne der Erfindung, können einzelne Ausführungsbeispiele, einzelne ihrer Teilaspekte oder Merkmale miteinander kombiniert bzw. ausgetauscht werden, ohne den Rahmen der hiesigen Erfindung zu verlassen. Mit Bezug zu einem Ausführungsbeispiel beschriebene Vorteile der Erfindung treffen ohne explizite Nennung, wo übertragbar, auch auf andere Ausführungsbeispiele zu.Where this has not yet been done explicitly, but is sensible and in the spirit of the invention, individual exemplary embodiments, individual aspects or features of them can be combined or exchanged with one another without departing from the scope of the present invention. Advantages of the invention described with reference to one exemplary embodiment also apply to other exemplary embodiments without explicit mention, where transferable.

Claims

X-ray collimator (10) of an X-ray imaging system comprising - a fastening unit (30) for mounting on an X-ray source (R), - an aperture unit (15, 16, 17, 18, 19; 15', 16', 17') for limiting a beam field of an X-ray (RS) emitted by the X-ray source, wherein o the aperture unit comprises at least one movable aperture blade (16, 17, 18, 19; 16', 17'), o the at least one movable diaphragm blade can be adjusted in a plane perpendicular to the beam direction of the at least one piezoelectric actuator (11, 12, 13, 14; 11') which acts on the movable diaphragm blade, wherein the at least one movable diaphragm blade has a distance from a focal point of the X-ray source which is in the range between 2 mm to 10 mm , when the X-ray collimator is mounted on the X-ray source using a fastening unit.

X-ray collimator Claim 1 , with the distance being between 2 mm and 6 mm.

X-ray collimator according to one of the previous ones Claims 1 or 2 , wherein the aperture unit forms a passage opening for the X-rays corresponding to a maximum beam field (SF), which has an extension in a range of max. 0.8 mm to 3.3 mm in at least one spatial direction at the level of the at least one movable aperture blade.

X-ray collimator according to one of the preceding claims, wherein the at least one piezoelectric actuator is designed to adjust the at least one movable diaphragm blade over an adjustment path in the range of 100 µm to 900 µm.

X-ray collimator Claim 3 or 4 , wherein the aperture unit comprises at least one fixed aperture blade (15; 15 ') forming the maximum beam field and the at least one piezoelectric actuator is designed to adjust the at least one movable aperture blade relative to the at least one fixed aperture blade.

X-ray collimator according to one of the preceding claims, wherein the at least one piezoelectric actuator is coupled to the at least one movable aperture blade such that it causes a linear adjustment movement of the aperture blade.

X-ray collimator according to one of the preceding claims, wherein the aperture unit comprises two or four (16, 17, 18, 19) movable aperture slats, which are each arranged in pairs opposite one another around the beam field and together form a rectangular beam field (BSF).

X-ray collimator according to one of the previous ones Claims 1 until 7 , wherein the at least one movable diaphragm blade (16 ', 17') has a side edge which is convex with respect to a center point of the passage opening of the diaphragm unit.

X-ray collimator according to one of the Claims 1 until 5 , 7 , or 8, wherein the at least one movable diaphragm blade is rotatably connected to a support element of the X-ray collimator and the at least one piezoelectric actuator is coupled to the movable diaphragm blade in such a way that it causes a rotational adjustment movement of the diaphragm blade.

X-ray collimator according to one of the preceding claims, wherein at least one aperture blade consists of an X-ray opaque material.

X-ray collimator Claim 10 , whereby the at least one aperture blade a plastic enriched with tungsten particles.

Medical X-ray source (R) for generating X-rays, comprising an X-ray collimator (10) according to one of the preceding claims.

Medical X-ray imaging system for generating medical image data of a patient's body region to be examined, comprising an X-ray collimator (10) according to one of Claims 1 until 11 .

Medical X-ray imaging system Claim 13 , designed as a radiography or mammography system.